磨削表层渗碳的浓度控制

工件渗碳浓度过高，容易使工件的热传导率降低，磨削时工件导热性能下降易造成磨削表面温度过高，从而引起表面烧伤。例如在热处理和磨削参数相同的条件下，磨削17CrNiMo6渗碳钢时，表层含碳量从0.6%-0.7%提高到1.1%-1.2%时磨削烧伤将增加1倍。不同的显微组织，其导热系数不同,钢中最常见的铁素体、马氏体、奥氏体和渗碳体的导热系数分别为0.184,0.070,0.035,0.017卡/(cm*s*℃)。可见当渗碳层中存在着较多的碳化物和残余奥氏体时,将严重影响磨削热的传导,而增加表面磨削温度,从而容易引起齿面磨削烧伤和磨削裂纹。因此，在实际加工中需要控制磨削表层渗碳的浓度和残余奥氏体的含量，并防止渗碳层中出现网状碳化物和角状碳化物。17CrNiMo6对应国内什么牌号:17CrNiMo6是德国DIN标准的钢号欧标为18CrNiMo7-6,对应GB的17Cr2Ni2Mo17Cr2Ni2Mo不是GB材料，而是JB材料。具体的标准号为：JB∕T6395-1992大型齿轮、齿圈锻件17CrNiMo6和20CrMnTi区别：17CrNiMo6的韧性好得多碳含量不同，合金元素不同，机械性能不同。热工艺性也不同。前面的性能要优越一些，后一种变速箱齿轮、差速器齿轮普遍使用。17CrNiMo6化学成分：碳(C)0.14-0.19,硅(Si)0.15-0.4,锰(Mn)0.4-0.6,硫(S)=0.035,磷(P)=0.035,铬(Cr)1.5-1.8镍(Ni)1.4-1.7,钼(Mo)0.25-0.3517CrNiMo6钢齿轮渗碳缓冷裂纹分析及防止措施摘要：针对17CrNiMo6钢齿轮缓冷出现裂纹问题，分析了产生裂纹的原因，并提出了预防措施。1前言1997年，某厂在为马钢棒材轧机配套生产初、中轧机减速机过程中，材质为17CrNiMo6钢的齿轮在渗碳处理缓冷后产生裂纹，为了找出裂纹发生的原因，我们在中科院专家的指导和帮助下进行了分析探讨。2产生缓冷裂纹的原因产生裂纹的原因主要是渗层在冷却过程中产生不均匀相变造成的。渗层中存在大块渗碳体和连续的网状碳化物，渗层的金相组织为三层，最外层为下贝氏体和网状碳化物；中层为淬火马氏体、下贝氏体和网状碳化物；第三层为下贝氏体加铁素体，由表及里的硬度检查见下表。检查部位渗碳层母材外表层中间层过渡层硬度（HL）420.433.458513.501.479492.479.414318.337.307相变受下述因素影响：2.1温度的影响由于碳在铁素体中的溶解度较小（最高约为0.025%），而在奥氏体状态下，渗碳温度越高，碳在其中的扩散系数越大，既渗碳速度越大。但温度不宜过高，否则渗碳设备使用寿命显著下降或损坏，而且温度过高时间过长会造成渗层组织粗大，碳化物级别超差等缺陷。通常生产实际中采用900℃、930℃渗碳。2.2碳浓度的影响缓冷裂纹与渗碳时的碳势有关。在渗碳初期，由于工件表面穷碳，接受活性碳原子的能力很强，渗碳速度较快，此时炉内碳势较低，需要向炉内通过大量的渗剂，以维持炉内的碳势，具体还与装炉量有关，此时如果不能及时补充渗剂，可能造成渗碳时间过长，碳浓度分布曲线下凹等缺陷，但也不能过强，否则可能出现大量网状碳化物而无法消除。当工件表面含碳量不断升高，碳势不断建立的情况下，应逐步减少渗剂的加入，渗碳进入扩散阶段，如果此时仍保持大剂量的渗剂，就要形成表面网状碳化物，使渗层的强度下降，脆性增加，尤其是抗拉强度的下降，对防止出现缓冷裂纹相当不利。2.3渗碳时间的影响当渗碳温度、碳势确定以后，渗碳时间主要取决于有效硬化层深度，渗碳时间越长，硬化层越深，反之越浅。对于17NiCrMo6钢硬化层在10-15μm的工件，如果扩散期控制不好，时间过短，有可能造成渗层碳浓度分布曲线过陡，在以后的缓冷过程中，形成缓冷裂纹。2.4缓冷速度的影响缓冷一般是在冷却井中进行的，其冷却速度应比空冷更加缓慢，以便尽可能得到较平衡的组织。如果由于某种原因，使缓冷速度相当于空冷速度，结果就要出现缓冷裂纹。分析结果也表明，当渗碳层表面的含碳量达到共析成分以上时，渗层的淬透性不完全相同，在特定的缓冷速度下，发生不均匀相变，中间层的马氏体比容较大，使表面受拉应力，由于表层有恶化，承受不了大的拉力而开裂。3防止缓冷裂纹措施通过上述分析可知，产生缓冷裂纹的条件一是渗层中存在着大量的块状及网状碳化物，使之性能恶化；二是渗层中发生不均匀相变。预防措施是：首先要避免渗层中产生大量网状碳化物。对于17CrNiMo6这种含Cr、Mo强碳化物形成元素的钢，渗碳时碳势不能过高，尤其是到了扩散期，一定要把碳势降到0.9%C左右，并保持一定的时间，防止产生碳化物。另外，要避免中间层产生马氏体。缓冷效果比较好时，一般组织比较平衡，没有不均匀相变，但由于冷却井内比较潮湿，水分较大，使冷却速度提高而产生裂纹。如果冬天环境温度比较低，工件装炉量少，虽然是在冷却井中，冷却速度仍很快，也容易产生缓冷裂纹。